JPH0726107B2 - 燃料・水燃焼法 - Google Patents
燃料・水燃焼法Info
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- JPH0726107B2 JPH0726107B2 JP61139877A JP13987786A JPH0726107B2 JP H0726107 B2 JPH0726107 B2 JP H0726107B2 JP 61139877 A JP61139877 A JP 61139877A JP 13987786 A JP13987786 A JP 13987786A JP H0726107 B2 JPH0726107 B2 JP H0726107B2
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- Japan
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- water
- fuel
- refractory
- oxygen
- combustion
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-
- Y02E20/344—
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は燃料・水・添加物等の混合物燃焼法に関するも
のである。
のである。
「従来の技術」 従来、炭素質燃料の部分燃焼において生ずる煤の粒子を
連通多孔セラミック物質内に沈着せしめ、通過ガス中の
水蒸気及び又はCO2と高温・高圧で反応させて水性ガス
（CO、H2）を生成させ可燃性ガスを製造する方法が開発
されている（特開昭49−58101号公報）。又、流動層上
の石炭を直接ガス燃料化するため水分を添加して水性ガ
ス化する技術が開発されている（特開昭54−117504号公
報、特開昭57−34192号公報）。
連通多孔セラミック物質内に沈着せしめ、通過ガス中の
水蒸気及び又はCO2と高温・高圧で反応させて水性ガス
（CO、H2）を生成させ可燃性ガスを製造する方法が開発
されている（特開昭49−58101号公報）。又、流動層上
の石炭を直接ガス燃料化するため水分を添加して水性ガ
ス化する技術が開発されている（特開昭54−117504号公
報、特開昭57−34192号公報）。
しかしこのような可燃性ガス製造法は水と炭素との高温
による水性ガス化作用に過ぎず、都市ガス製造などに利
用されているものであって、水を爆発的かつ継続的に燃
焼させる方法とは異る。
による水性ガス化作用に過ぎず、都市ガス製造などに利
用されているものであって、水を爆発的かつ継続的に燃
焼させる方法とは異る。
「発明が解決しようとする課題」 本発明は水の爆発的気化膨張による約1244倍の占有容積
部分と燃料及び空気の占有容積部分との均等配分を行っ
て失火を防止し且つ気化水分の反応分解によるCO、H2の
発生によって上記水の爆発的膨張と同時に該水の爆発的
燃焼を継続的に行うことを目的とするものである。
部分と燃料及び空気の占有容積部分との均等配分を行っ
て失火を防止し且つ気化水分の反応分解によるCO、H2の
発生によって上記水の爆発的膨張と同時に該水の爆発的
燃焼を継続的に行うことを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため本発明は 燃料油と水を煙霧状に1000℃以上の高温反応室内に酸素
と共に噴射し、該反応室内において、水の気化占有部分
と燃料、酸素の占有部分との容積むらを均す工程と、気
化水分の分解工程と、燃焼工程とを連通気孔耐火物内で
同時に行うことを特徴とする燃料・水燃焼法 燃料油と水並びに酸素リッチ添加物を煙霧状に1000℃以
上の高温反応室内に酸素と共に噴霧し、該反応室内にお
いて、水の気化占有部分と燃料、酸素の占有部分との容
積むらを均す工程と、気化水分の分解工程と、燃焼工程
とを連通気孔耐火物内で同時に行うことを特徴とする燃
料・水燃焼法 によって構成される。
と共に噴射し、該反応室内において、水の気化占有部分
と燃料、酸素の占有部分との容積むらを均す工程と、気
化水分の分解工程と、燃焼工程とを連通気孔耐火物内で
同時に行うことを特徴とする燃料・水燃焼法 燃料油と水並びに酸素リッチ添加物を煙霧状に1000℃以
上の高温反応室内に酸素と共に噴霧し、該反応室内にお
いて、水の気化占有部分と燃料、酸素の占有部分との容
積むらを均す工程と、気化水分の分解工程と、燃焼工程
とを連通気孔耐火物内で同時に行うことを特徴とする燃
料・水燃焼法 によって構成される。
「作用」 従って燃料油に水及び添加物を加え、これを反応室内に
噴射ノズルから極めて微細な粒子の煙霧状に噴射し同反
応室の基端開口部からは酸素（空気）を送入すると上記
燃料及び水は酸素と共に連通気孔耐火物内を通過し、こ
れに点火すると燃料油が燃焼して連通気孔耐火物及び反
応室内は高温の状態となり逐次蓄熱されてくる。そして
上記添加水の微細水滴は高温のため気化して容積が爆発
的に膨張するようになり上記燃料粒子や空気を飛散細分
化させるがそれに伴い燃料油と空気のむらも発生する。
しかしこのような状態は連通気孔耐火物内において均等
に均され気化水分占有部分は寸断、分散しその内部に燃
料油微粒子、空気占有部分が介在した状態となるし、微
粒子は上記連通気孔耐火物の無数の気孔面に衝接して拡
散混合微細粒化しかつ同耐火物の保有高温によって燃料
油は気化燃焼すると同時に炭素粒子と水蒸気との反応に
よる水性ガス化とその燃焼が上記耐火物内において同時
に爆発的に行われ同耐火物通過後において青色焔による
燃焼焔が安定して生じるようになる。又、燃焼用空気の
代りにO2、O2リッチ等を吹き込むと格段に上記燃焼改善
が促進され、NOXの値も低減する。
噴射ノズルから極めて微細な粒子の煙霧状に噴射し同反
応室の基端開口部からは酸素（空気）を送入すると上記
燃料及び水は酸素と共に連通気孔耐火物内を通過し、こ
れに点火すると燃料油が燃焼して連通気孔耐火物及び反
応室内は高温の状態となり逐次蓄熱されてくる。そして
上記添加水の微細水滴は高温のため気化して容積が爆発
的に膨張するようになり上記燃料粒子や空気を飛散細分
化させるがそれに伴い燃料油と空気のむらも発生する。
しかしこのような状態は連通気孔耐火物内において均等
に均され気化水分占有部分は寸断、分散しその内部に燃
料油微粒子、空気占有部分が介在した状態となるし、微
粒子は上記連通気孔耐火物の無数の気孔面に衝接して拡
散混合微細粒化しかつ同耐火物の保有高温によって燃料
油は気化燃焼すると同時に炭素粒子と水蒸気との反応に
よる水性ガス化とその燃焼が上記耐火物内において同時
に爆発的に行われ同耐火物通過後において青色焔による
燃焼焔が安定して生じるようになる。又、燃焼用空気の
代りにO2、O2リッチ等を吹き込むと格段に上記燃焼改善
が促進され、NOXの値も低減する。
即ち次のような作用が行われる。
反応温度が1000℃以上であるため、水の存在が燃焼熱
によって水蒸気になり反応系全体の温度上昇を防ぎ、し
かも反応の流れを均一化することにより燃焼過程で発生
するNOXの上昇を抑える。従ってこの反応を継続的に行
うためには、水を添加させることが不可欠である。
によって水蒸気になり反応系全体の温度上昇を防ぎ、し
かも反応の流れを均一化することにより燃焼過程で発生
するNOXの上昇を抑える。従ってこの反応を継続的に行
うためには、水を添加させることが不可欠である。
連通気孔耐火物の役割は イ．燃焼ガス顕熱を蓄熱して、その顕熱が燃焼炎側（流
れの上流側）に指向性を持って、輻射エネルギーとして
熱伝達を行う。
れの上流側）に指向性を持って、輻射エネルギーとして
熱伝達を行う。
ロ．一方、上流側では、この輻射エネルギーを受けて熱
変換がなされ、未燃混合気が効率よく予熱される。
変換がなされ、未燃混合気が効率よく予熱される。
ハ．燃焼反応帯では連通気孔耐火物への熱伝達があるの
で高い予熱温度であるにもかかわらず火炎の最高温度が
抑制される。
で高い予熱温度であるにもかかわらず火炎の最高温度が
抑制される。
ニ．連通気孔耐火物の壁面を境界にして高温で均一な温
度分布が形成される。
度分布が形成される。
ホ．従って、燃料油に水を添加しても連通気孔耐火物か
らの輻射エネルギーによって予熱されて不完全燃焼によ
る未燃成分を排出することなく、急激温度上昇もなく安
定的に反応が継続される。
らの輻射エネルギーによって予熱されて不完全燃焼によ
る未燃成分を排出することなく、急激温度上昇もなく安
定的に反応が継続される。
ヘ．その結果、燃料油と水との系は連通気孔耐火物を含
めてなる一定の温度帯で（1200〜1265℃）で反応が継続
される。しかも反応帯の中では、水蒸気分子が存在する
ために反応による異常温度上昇を防ぐために、窒素酸化
物の生成が抑制される。その値は、50〜80PPM程度であ
る。
めてなる一定の温度帯で（1200〜1265℃）で反応が継続
される。しかも反応帯の中では、水蒸気分子が存在する
ために反応による異常温度上昇を防ぐために、窒素酸化
物の生成が抑制される。その値は、50〜80PPM程度であ
る。
この反応は安定的にしかも継続的に行うことができ
る。
る。
連通気孔耐火物からの輻射エネルギーは、1000℃で300
〜400℃のエネルギーの90％が輻射される。従って、こ
の輻射エネルギーがこの反応にとって不可欠であるので
温度を1000℃以上に設定することは非常に重要である。
何故ならば800〜900℃になると輻射エネルギーが小さく
なり、反応の継続があやうくなるからである。
〜400℃のエネルギーの90％が輻射される。従って、こ
の輻射エネルギーがこの反応にとって不可欠であるので
温度を1000℃以上に設定することは非常に重要である。
何故ならば800〜900℃になると輻射エネルギーが小さく
なり、反応の継続があやうくなるからである。
燃料油と水との混合のときに、酸素（主としてオゾン
発生装置から供給）を含ませているのはの中で、連通
気孔耐火物の中の現象について説明を行っているが高温
状態にある連通気孔耐火物に粒子（油、水、O2）が爆発
的に膨張・衝突により燃焼油滴が微粒子化するときに効
果的に酸素との反応を均一にしかも極めて短い時間に行
うことができ、NOX値を下げることが出来る。
発生装置から供給）を含ませているのはの中で、連通
気孔耐火物の中の現象について説明を行っているが高温
状態にある連通気孔耐火物に粒子（油、水、O2）が爆発
的に膨張・衝突により燃焼油滴が微粒子化するときに効
果的に酸素との反応を均一にしかも極めて短い時間に行
うことができ、NOX値を下げることが出来る。
「実施例」 燃料噴射バーナー６の先端に高圧燃料噴射ノズル４（燃
料の種類によっては円環型ノズルを用いる）を設け、筒
状高温反応室３の基端開口部に同ノズル４を配設し、同
反応室３の中程に連通気孔耐火物５を充填する（第１
図、第２図、第４図、第６図〜第９図）。又円環状噴射
燃料では第10図、第11図のように形成し、螺旋状噴射燃
料では第12図のように連通気孔耐火物５を螺旋状に配設
しても良い。第２図は第１図の試験事例反応室３であっ
て全長Ｌ＝3500mm、内径ｌ＝600mm、温度センサーａ、
ｂ、ｃ、ｄ及びその距離ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉが500、80
0、800、1000、400mmで連通気孔耐火物の幅ｔ＝70mmで
ある。
料の種類によっては円環型ノズルを用いる）を設け、筒
状高温反応室３の基端開口部に同ノズル４を配設し、同
反応室３の中程に連通気孔耐火物５を充填する（第１
図、第２図、第４図、第６図〜第９図）。又円環状噴射
燃料では第10図、第11図のように形成し、螺旋状噴射燃
料では第12図のように連通気孔耐火物５を螺旋状に配設
しても良い。第２図は第１図の試験事例反応室３であっ
て全長Ｌ＝3500mm、内径ｌ＝600mm、温度センサーａ、
ｂ、ｃ、ｄ及びその距離ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉが500、80
0、800、1000、400mmで連通気孔耐火物の幅ｔ＝70mmで
ある。
燃料噴射圧力 300kg/cm2 燃料噴射料 40/H 燃料銘柄 Ａ重油 水混入率 10％、20％、30％、40％、 反応室３は耐火材を使用した筒状両端開口フードであ
る。又燃料噴射時には燃料１と水２は共に煙霧状（0.1
μ位）となり浮遊し落下するものはない。
る。又燃料噴射時には燃料１と水２は共に煙霧状（0.1
μ位）となり浮遊し落下するものはない。
（実験結果） Ａ重油40/Hと水とを混合して用いその比率は水30％Ａ
重油70％であった。
重油70％であった。
（１） 燃料着火筒内の温度が上昇しＡよりａ附近が10
00℃位に達すると燃焼室の白赤色火焔が青味を帯びはじ
めその長さも短くなる（150〜200mm）。
00℃位に達すると燃焼室の白赤色火焔が青味を帯びはじ
めその長さも短くなる（150〜200mm）。
（２） ａ点1200℃位になると青色焔がうすくなりバー
ナー先端デフューザー附近に若干みられる程度、他は焔
色がない状態に近くなり筒内温度は上昇、 （３） 火焔の温度は油単味の時は焔の色があるので測
定した。その結果は約1680℃前後の値であった。水混入
時は焔の色がうすいが測定した結果筒内温度1000〜1450
℃であった。
ナー先端デフューザー附近に若干みられる程度、他は焔
色がない状態に近くなり筒内温度は上昇、 （３） 火焔の温度は油単味の時は焔の色があるので測
定した。その結果は約1680℃前後の値であった。水混入
時は焔の色がうすいが測定した結果筒内温度1000〜1450
℃であった。
（４） 内部温度は下記の値で火焔も安定し燃焼も継続
安定的に推移した。
安定的に推移した。
ａ点 1255℃ ｂ点 1260℃ ｃ点 1265℃ ｄ点 1200℃ （５） 黒煙皆無、空気過剰係数ｍ値＝0.95 （６） 燃焼時焔色が油単味時と大幅に異り青色や無色
に近くなるのはH2とCOの燃焼によるものである。
に近くなるのはH2とCOの燃焼によるものである。
（７） 水の混入率は下記の如き内容迄実施、いずれも
上記同様の似かよった現象を示した。
上記同様の似かよった現象を示した。
以上が試験結果であるが前記のスチームに関する燃焼反
応の項で述べた水の分解と水が燃焼を促進する働きがあ
ることを実証している。
応の項で述べた水の分解と水が燃焼を促進する働きがあ
ることを実証している。
尚図中１は燃焼、２は水、７はフイルター、８はスタテ
ィックミキサー、９は燃料油タンク、10は水タンク、第
１図中11は燃焼用空気旋回羽根、12は着火電極、13は高
圧燃料噴射ポンプ、14は攪拌槽、第６図中15はO2又はO2
リッチ或はO3の貯留槽、４′は水専用噴射ノズル、13′
は水専用高圧噴射ポンプ、第７図中16はスチーム供給
管、第８図中17は界面活性剤アルコール等の添加物注入
槽である。連通気孔耐火物５は第３図に拡大して示すよ
うにアルミナ系、窒化珪素、炭化珪素、カーボランダ
ム、セラミック材、発泡セラミック、網状セラミック等
を燃料の種類と条件により気孔率を適宜形成することが
できる。燃料は液体、粉体等の燃料であれば良く石炭、
コークス等の粉体は200メッシュ以下のものを用いる。
ィックミキサー、９は燃料油タンク、10は水タンク、第
１図中11は燃焼用空気旋回羽根、12は着火電極、13は高
圧燃料噴射ポンプ、14は攪拌槽、第６図中15はO2又はO2
リッチ或はO3の貯留槽、４′は水専用噴射ノズル、13′
は水専用高圧噴射ポンプ、第７図中16はスチーム供給
管、第８図中17は界面活性剤アルコール等の添加物注入
槽である。連通気孔耐火物５は第３図に拡大して示すよ
うにアルミナ系、窒化珪素、炭化珪素、カーボランダ
ム、セラミック材、発泡セラミック、網状セラミック等
を燃料の種類と条件により気孔率を適宜形成することが
できる。燃料は液体、粉体等の燃料であれば良く石炭、
コークス等の粉体は200メッシュ以下のものを用いる。
上記実験は次の条件の下に行った。
（１） 高圧噴射の圧力は100〜1000kg/cm2 （２） 噴射される噴霧粒子は10μ以下 （３） 連通気孔耐火物温度は1000〜1450℃ （４） 添加物は水、界面活性剤、アルコール類他、酸
素、酸素リッチ、オゾン等、混焼用燃料（石炭、石油コ
ークス、その他低質油等） 上記測定では1200〜1265℃の温度範囲でNOX値は50〜80P
PM程度である。従来一般的には上記温度域でのNOX値
は、180〜350PPM程度であった。即ち、燃焼過程におい
て、反応時間が長いことはNOX値の増加につながってい
た。
素、酸素リッチ、オゾン等、混焼用燃料（石炭、石油コ
ークス、その他低質油等） 上記測定では1200〜1265℃の温度範囲でNOX値は50〜80P
PM程度である。従来一般的には上記温度域でのNOX値
は、180〜350PPM程度であった。即ち、燃焼過程におい
て、反応時間が長いことはNOX値の増加につながってい
た。
「発明の効果」 本発明は上述の方法によったので水添加燃料を添加水に
起因する失火のおそれがなく、添加水量を増加し得るば
かりでなく安定した高温燃焼を継続的に行い得て燃料を
節減し、しかも空気供給量を軽減し得るためNOXの発生
が少く省エネ及び公害対策に適用し得る効果がある。
起因する失火のおそれがなく、添加水量を増加し得るば
かりでなく安定した高温燃焼を継続的に行い得て燃料を
節減し、しかも空気供給量を軽減し得るためNOXの発生
が少く省エネ及び公害対策に適用し得る効果がある。
又本発明では触媒を用いる必要がなく、かつ燃料を予め
水蒸気で分解させる必要もないし、外部から加熱する必
要がなく自己発熱により燃料・水を効率良く燃焼させる
ことができる。
水蒸気で分解させる必要もないし、外部から加熱する必
要がなく自己発熱により燃料・水を効率良く燃焼させる
ことができる。
第１図は本発明の燃料・水燃焼装置を示す図、第２図は
反応室の側面図、第３図は連通気孔耐火物の一部拡大
図、第４図は第２図の他の実施例の側面図、第５図は粒
子の連通気孔耐火物への接触状態の説明図、第６図は第
１図の他の実施例の説明図、第７図はスチーム添加によ
る本発明の説明図、第８図は第１図の他の実施例の説明
図、第９図〜第12図はそれぞれ反応室の実施例の縦断面
図である。 １……燃料、２……水、３……高温反応室、４……燃料
噴射ノズル、５……連通気孔耐火物。
反応室の側面図、第３図は連通気孔耐火物の一部拡大
図、第４図は第２図の他の実施例の側面図、第５図は粒
子の連通気孔耐火物への接触状態の説明図、第６図は第
１図の他の実施例の説明図、第７図はスチーム添加によ
る本発明の説明図、第８図は第１図の他の実施例の説明
図、第９図〜第12図はそれぞれ反応室の実施例の縦断面
図である。 １……燃料、２……水、３……高温反応室、４……燃料
噴射ノズル、５……連通気孔耐火物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 積 福岡県北九州市八幡東区諏訪２丁目13番14 号 (72)発明者 延原 九吾 愛知県名古屋市北区鳩岡町１丁目７番地 (72)発明者 中村 和善 福岡県宗像市日の里７丁目31番地４ (56)参考文献 実開 昭55−73103（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃料油と水を煙霧状に1000℃以上の高温反
応室内に酸素と共に噴射し、該反応室内において、水の
気化占有部分と燃料、酸素の占有部分との容積むらを均
す工程と、気化水分の分解工程と、燃焼工程とを連通気
孔耐火物内で同時に行うことを特徴とする燃料・水燃焼
法。 - 【請求項２】燃料油と水並びに酸素リッチ添加物を煙霧
状に1000℃以上の高温反応室内に酸素と共に噴霧し、該
反応室内において、水の気化占有部分と燃料、酸素の占
有部分との容積むらを均す工程と、気化水分の分解工程
と、燃焼工程とを連通気孔耐火物内で同時に行うことを
特徴とする燃料・水燃焼法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61139877A JPH0726107B2 (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 燃料・水燃焼法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61139877A JPH0726107B2 (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 燃料・水燃焼法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5286885A Division JPS61211396A (ja) | 1985-03-16 | 1985-03-16 | 燃料・水燃焼法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6296590A JPS6296590A (ja) | 1987-05-06 |
| JPH0726107B2 true JPH0726107B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=15255647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61139877A Expired - Lifetime JPH0726107B2 (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 燃料・水燃焼法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726107B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2004278611A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-14 | Toshihiro Abe | Combustion system |
| JP4913172B2 (ja) * | 2009-03-05 | 2012-04-11 | 日本環境システム株式会社 | 焼玉不要加水燃料燃焼装置 |
| WO2012077172A1 (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 株式会社ニレコ | 加水燃料燃焼装置用チャンバー |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1437090A (en) * | 1972-06-26 | 1976-05-26 | Shell Int Research | Process and apparatus for the partial combustion of carbona ceous fuels to produce substantially soot-free gases |
| JPS5832196B2 (ja) * | 1978-03-03 | 1983-07-11 | 工業技術院長 | 石炭類のガス化方法 |
| JPS5734192A (en) * | 1980-08-09 | 1982-02-24 | Babcock Hitachi Kk | Water gas unit |
-
1986
- 1986-06-16 JP JP61139877A patent/JPH0726107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6296590A (ja) | 1987-05-06 |
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